JP2007111524A - Method and device for contactless determination of body temperature - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、人間の身体核心温度を非接触式に規定するための方法であって、人間の表面温度を所定の身体測定箇所で、該身体測定箇所から隔離されて配置された温度センサユニットを用いて検出し、該温度センサユニットによって形成されたセンサ信号を、該センサ信号を評価しかつ身体核心算出するための評価ユニットに伝送し、該評価ユニット内で形成された温度信号を、求めた身体核心温度を視覚的に通知するために通知ユニットに伝達する形式のものに関する。 The present invention relates to a method for prescribing a human body core temperature in a non-contact manner, and includes a temperature sensor unit disposed at a predetermined body measurement location and isolated from the body measurement location. The sensor signal formed and detected by the temperature sensor unit is transmitted to the evaluation unit for evaluating the sensor signal and calculating the body core, and the temperature signal formed in the evaluation unit was determined It relates to a type of transmission to a notification unit for visual notification of body core temperature.
さらに本発明は、人間の身体核心温度を非接触式に規定するための測定装置であって、人体の表面温度を検出するための温度センサユニットと、該温度センサユニットから送信されたセンサ信号を評価し、温度信号を計算するための評価ユニットと、人間の身体核心温度を視覚的および/または聴覚的に通知するための通知ユニットとが設けられている形式のものに関する。 Furthermore, the present invention is a measuring device for prescribing a human body core temperature in a non-contact manner, a temperature sensor unit for detecting a surface temperature of a human body, and a sensor signal transmitted from the temperature sensor unit. It relates to a type in which an evaluation unit for evaluating and calculating a temperature signal and a notification unit for visual and / or audible notification of the core temperature of the human body are provided.
ドイツ連邦共和国特許出願公告第102004027443号明細書から、人間の体温を非接触式に規定するための測定装置が公知である。この公知の測定装置は、一方では人体の表面温度を検出するための温度センサユニットを有している。他方で公知の測定装置は、温度センサユニットによって検出されたセンサ信号を評価しかつ目下の温度信号を計算するための評価ユニットを有している。次いで、前記温度信号は後方配置された通知ユニットで視覚的に再生される。正確な測定を行えるようにするためには、公知の測定装置を所望の身体測定箇所に正確に方向づけることが必要である。測定装置が、たとえば身体の比較的低温の部位または人間の衣服に方向づけられていると、不都合な誤測定に至ることがある。さらに、温度センサユニットが温められた呼吸チューブ、熱くなった注入チューブ、温熱療法機器の部分の温度を検出すると、方向付けを誤ると同時に誤測定に至ることもある。
したがって、本発明の課題は、冒頭で述べた形式の、人間の身体核心温度を非接触式に規定するための方法および測定装置を改良して、僅かな操作の手間で、人間の身体核心温度の正確で信頼できる非接触式の規定を可能にすることである。 Accordingly, an object of the present invention is to improve a method and a measuring device for defining a human body core temperature in a non-contact manner in the form described at the beginning, so that the human body core temperature can be reduced with little effort. It is possible to provide an accurate and reliable non-contact specification.
この課題を解決するために本発明の方法では、請求項1の上位概念部に関連して、第1の段階で温度センサユニットが、身体測定領域の場所を特定し、第2の段階で身体測定領域を温度センサユニットによって分解し、これにより身体測定箇所を検出し、該身体測定箇所で温度センサユニットによる検出を実施するようにした。
In order to solve this problem, in the method of the present invention, in relation to the superordinate concept part of
さらに、前記課題を解決するために本発明の構成では、請求項5記載の上位概念部に関連して、温度センサユニットに走査ユニットが対応配置されており、これにより、温度センサユニットが、自動的に身体測定箇所に方向づけられるようにした。
Furthermore, in order to solve the above-mentioned problem, in the configuration of the present invention, a scanning unit is arranged corresponding to the temperature sensor unit in association with the high-order concept part according to
特に本発明による方法の利点は、人間の身体測定領域の自動の走査により常に身体核心温度の正確な規定が可能になるという点である。温度センサユニットは、一方では測定開始時に身体もしくは身体測定領域に方向づけられるだけで十分である。これは手動または自動で行うことができる。次いで身体測定領域の走査、または線状あるいは面状に配置されたセンサによる分解によって、表面温度の検出が実施される所定の身体測定箇所に対する温度センサユニットの正確な方向づけが行われる。この身体測定箇所で表面温度の検出が実施される。したがって、温度センサユニットの身体測定箇所への手動による方向づけはもはや不要である。他方では、たとえば乳児の身体が保育器内で動くもしくは体位を変える場合に備えて、温度センサユニットの自動的な方向づけは常時行われる。身体測定領域の連続的な走査および分解により、温度センサユニットはいわば身体測定箇所に「追従」するので、温度センサユニットは、所定の身体測定箇所に合わせて常に調整されている。 In particular, the advantage of the method according to the invention is that automatic scanning of the human body measurement area always allows an accurate definition of the body core temperature. On the one hand, it is sufficient for the temperature sensor unit to be directed to the body or body measurement area at the start of the measurement. This can be done manually or automatically. Then, the temperature sensor unit is accurately oriented with respect to a predetermined body measurement location where the detection of the surface temperature is performed by scanning the body measurement area, or by disassembly by sensors arranged linearly or in a plane. The surface temperature is detected at this body measurement location. Therefore, manual orientation of the temperature sensor unit to the body measurement location is no longer necessary. On the other hand, automatic orientation of the temperature sensor unit is always performed, for example in case the baby's body moves or changes position in the incubator. Because the temperature sensor unit “follows” the body measurement location by continuous scanning and disassembly of the body measurement area, the temperature sensor unit is constantly adjusted to a predetermined body measurement location.
走査および分解が身体測定領域に制限されていることにより、高い分解能を伴う、もしくは比較的に小さな変動幅を伴う温度測定を行うことができる。さもないと、全身体にわたって行われる走査運動の分解能はより低い場合がある。 Due to the limited scanning and resolution to the body measurement area, temperature measurements with high resolution or relatively small variation can be made. Otherwise, the resolution of the scanning motion performed over the whole body may be lower.
本発明の別の有利な方法によれば、身体測定領域の走査は連続的に、あるいは所定の固定または可変の時間間隔を置いて行うことができる。これにより、比較的長期間にわたって患者の表面温度の連続的またはほぼ連続的な検出が、身体の特に良好に温度調整された領域で得られる。 According to another advantageous method of the invention, the body measurement area can be scanned continuously or at predetermined fixed or variable time intervals. This provides a continuous or nearly continuous detection of the patient's surface temperature over a relatively long period of time in a particularly well temperature-controlled area of the body.
本発明のさらに別の有利な方法では、温度センサユニットの身体測定領域への方向づけは、手動または自動で、方向づけ用の走査ユニットにより行うことができる。これにより、測定動作の開始時は、簡単な操作で温度センサユニットの身体への比較的大まかな方向づけが行われる。 In yet another advantageous method of the invention, the orientation of the temperature sensor unit to the body measurement area can be performed manually or automatically by the orientation scanning unit. Thereby, at the start of the measurement operation, a relatively rough orientation of the temperature sensor unit to the body is performed with a simple operation.
本発明による測定装置の特別な利点は、付加的な走査ユニットを設けることにより、身体測定箇所に関係した、温度センサユニットの位置の適合が簡単な操作で可能になるという点にある。走査ユニットは、表面温度が隣接する領域の表面温度に比べて比較的に高い身体測定箇所で測定が行われるように身体の走査を可能にする。すなわち、この身体測定箇所での表面温度は隣接する部分の表面温度に比べて比較的高い。したがって、たとえば温度測定は、耳領域または目領域における表面温度の検出により行うことができる。温度センサユニットのいわば「後調整」を実施することにより、比較的正確な温度測定が簡単な操作で保証される。 A particular advantage of the measuring device according to the invention is that the provision of an additional scanning unit makes it possible to adapt the position of the temperature sensor unit relative to the body measurement site with a simple operation. The scanning unit allows the body to be scanned so that measurements are taken at body measurement points where the surface temperature is relatively high compared to the surface temperature of the adjacent region. That is, the surface temperature at this body measurement location is relatively higher than the surface temperature of the adjacent portion. Thus, for example, temperature measurement can be performed by detecting the surface temperature in the ear region or the eye region. By carrying out the so-called “post-adjustment” of the temperature sensor unit, a relatively accurate temperature measurement is guaranteed with a simple operation.
測定装置の別の有利な構成によれば、温度センサユニットは1つまたは複数の赤外線センサを有していてよい。これらの赤外線センサは、ポイントセンサおよび/または列形あるいはマトリックス形に配置されたセンサとして形成されている。これにより、走査ユニットの一次元もしくは二次元のセンサ保持体と関連して、測定値箇所の面積をカバーする走査および分解が行われる。 According to another advantageous configuration of the measuring device, the temperature sensor unit may comprise one or more infrared sensors. These infrared sensors are formed as point sensors and / or sensors arranged in rows or matrices. Thereby, scanning and disassembly covering the area of the measurement value portion are performed in association with the one-dimensional or two-dimensional sensor holder of the scanning unit.
本発明のさらに別の有利な構成によれば、走査ユニットはアクチュエータもしくは継手を有している。これらのアクチュエータもしくは継手は、温度センサユニットを保持するセンサ保持体に直接作用し、温度センサユニットのセンサの比較的精確な運動軌道を可能にする。前記アクチュエータは、たとえばステップモータとして形成されていてよい。 According to yet another advantageous configuration of the invention, the scanning unit comprises an actuator or a coupling. These actuators or joints act directly on the sensor holder that holds the temperature sensor unit, allowing a relatively precise motion trajectory of the sensors of the temperature sensor unit. The actuator may be formed as a step motor, for example.
本発明のさらに別の有利な構成によれば、安定化装置が設けられているので、測定したい皮膚の表面温度と周辺温度との間には大きな差が常に与えられている。 According to yet another advantageous configuration of the invention, a stabilization device is provided, so that there is always a large difference between the skin surface temperature to be measured and the ambient temperature.
本発明のさらに別の有利な構成によれば、身体測定領域または身体測定箇所に配向フィールドが除去可能に付与されるので、温度センサユニットのための基準点が得られる。この基準点から、走査ユニットを用いて測定値箇所の方向に制御された方向づけを導くことができる。配向フィールドによって、規定された身体箇所を視覚的に特定することが可能になる。この特定は、たとえばウェブカメラにより認識することができる。 According to yet another advantageous configuration of the invention, an orientation field is removably applied to the body measurement region or body measurement location, thus providing a reference point for the temperature sensor unit. From this reference point, a controlled orientation can be derived in the direction of the measured value location using the scanning unit. The orientation field allows the specified body part to be visually identified. This identification can be recognized by a web camera, for example.
本発明のさらに別の有利な構成によれば、身体またはたとえば保育器のような温熱療法機器に、校正フィールドが備え付けられている。この校正フィールドは規定の放射率および/または所定の温度を有している。温度センサユニットの校正フィールドへの方向づけにより、温度測定の校正が可能になる。このことは結果として、温度測定の絶対精度の向上につながる。前記校正フィールドの制御は、規則的にまたは必要な場合に行われる。校正は、測定値の妥当性を検討した後で実施することができる。有利には、校正フィールドの温度は、測定装置の取り付けられた温熱療法機器の温度調節によって測定される。しかし択一的に、前記温度測定は温熱療法機器とは無関係に測定することもできる。 According to yet another advantageous configuration of the invention, a calibration field is provided in the body or in the thermotherapy device, for example an incubator. This calibration field has a defined emissivity and / or a predetermined temperature. Orientation of the temperature sensor unit to the calibration field allows temperature measurement calibration. This results in improved absolute accuracy of temperature measurement. The calibration field is controlled regularly or when necessary. Calibration can be performed after the validity of the measured values is examined. Advantageously, the temperature of the calibration field is measured by adjusting the temperature of a thermotherapy device fitted with a measuring device. Alternatively, however, the temperature measurement can be measured independently of the thermotherapy device.
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳細に説明する。 In the following, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
人間の体温を非接触式に規定するための本発明による測定装置1は、主として、表面温度(皮膚温度Th1)を検出するための温度センサユニット2と、この温度センサユニット2によって検出されたセンサ信号を評価し、かつ核心温度値Tcを算出するための評価ユニット3と、身体核心温度Tcを視覚的および/または聴覚的に通知するための通知ユニット4と、温度センサユニット2を自動的に身体測定箇所6に方向づける走査ユニット5とを有している。
The
身体測定箇所6は、たとえば保育器内で横になっている乳児7の耳領域であってよい。身体核心温度Tcを測定するためには、操作員が温度センサユニット2を、身体測定箇所6を囲む身体測定領域8に方向づけることができる。身体測定領域8は、たとえば乳児7の頭部により形成されていてよい。択一的に、操作員が温度センサユニット2もしくは測定装置1を乳児7の身体の任意の領域に向けることも可能である。温度センサユニット2の身体測定領域8への方向づけは、択一的に走査ユニット5自体により自動的に行うこともできる。
The
次の第2の段階で、走査ユニット5は温度センサユニット2の身体測定箇所6への方向づけが達成されるまで、皮膚温度Th1の常時検出下で身体測定領域8の走査を可能にする。身体測定箇所6は、この身体測定箇所6で特に高い皮膚温度Th1が測定可能であるという点において優れているので、身体核心温度Tcの正確な規定が総じて実施され得る。身体測定箇所6は、耳領域に対して択一的に側頭部領域、目または腹部に配置されていてもよい。この場合、測定のためには、身体測定箇所6における検出に基づいて求められた測定信号が使用される。
In the next second stage, the
温度センサユニット2は1つまたは複数の赤外線センサを有していてよい。これらの赤外線センサは皮膚温度Th1を非接触式に検出する。たとえば、温度センサユニット2はポイントセンサを有していてよく、このポイントセンサが、走査ユニット5の二次元で可動のセンサ保持体に関連して、身体測定箇所6もしくは身体測定領域8の面を走査する。
The
択一的な実施例によれば、温度センサユニット2は列状に配置された一列の赤外線センサを有していてもよく、これらの赤外線センサは走査ユニット5の一次元で可動のセンサ保持体に関連して、身体測定箇所6もしくは身体測定領域8の面を走査する。特に、温度センサユニット2はマトリックスセンサであって、すなわち、たとえば4×4=16個の赤外線センサが面状に配置されている。
According to an alternative embodiment, the
この配置形式により可能になった、所定の面積の走査によって、温度センサユニット2のための最適な箇所(身体測定箇所6)を求めることができる。この身体測定箇所6で、皮膚温度Th1の実際の測定作業が行われる。
The optimum location (body measurement location 6) for the
自由選択的に、温度センサユニット2に光学系が対応配置されていてよく、ひいては、光路がセンサの方向で補強される。温度センサユニット2の1つまたは複数の赤外線センサは、人間の表面温度Th1を求める。この表面温度Th1は身体核心温度と著しく関連している。後方接続された通知ユニット4で温度センサユニット2の赤外線信号は電気的な電圧信号に変換され、有利には引き続く計算用に電圧の最大値が選択される。評価ユニットはコンピュータを有しており、このコンピュータ内で身体核心温度Tcは、以下の公式、すなわち:
Tc=Th1+α/Kg・(Th1−tamb)
に従って計算される。
Optionally, an optical system may be arranged correspondingly to the
T c = T h1 + α / K g · (T h1 −t amb )
Calculated according to
この場合、Tc=算出しようとする身体核心温度、
Th1=皮膚温度、
tamb=周辺温度、
Kg=規定の箇所における組織の熱伝導係数、
α=皮膚と周辺部との間の熱伝達である。
In this case, T c = body core temperature to be calculated,
Th1 = skin temperature,
t amb = ambient temperature,
K g = the thermal conductivity coefficient of the tissue at the specified location,
α = heat transfer between skin and surrounding area.
通知ユニット4は評価ユニット3とワイヤレスで接続可能である。たとえば、通知ユニット4は、遠隔配置された評価ステーションまたは監視ステーション内に統合されて配置されていてよい。
The
温度センサユニット2の赤外線センサの案内を身体測定箇所6もしくは身体測定領域8にわたって可能にするために、走査ユニット5はアクチュエータ(ステップモータ)および/または継手を有しているので、温度センサユニット2は、設定された走査経路に沿って運動することができる。アクチュエータは、固体継手を有するピエゾ式のアクチュエータとして形成されていてもよい。
In order to be able to guide the infrared sensor of the
別の択一的な実施例(図示せず)によれば、温度センサユニット2の赤外線センサは定置で配置されていてもよく、この構成では、前方に支承された光学系が可動に支承されている。前方に支承された赤外線センサの視界を規定するための光学系は、有利には温度センサユニット2のケーシング内に統合されて配置されている。
According to another alternative embodiment (not shown), the infrared sensor of the
赤外線センサは、列形に配置されたサーモエレメントまたはボロメータとして形成されていてよい。サーモエレメントもしくはボロメータは線形に配置されていてもよい。 The infrared sensor may be formed as a thermoelement or bolometer arranged in a row. Thermoelements or bolometers may be arranged linearly.
上記の計算式から判るように、身体核心温度Tcを規定するためには温度差が必要である。常に信頼性のある温度規定を可能にするためには、周辺温度tambを所定の温度に調整するもしくは安定化させる安定化装置が設けられている。前記温度は特に、乳児7のいる保育器内の温度とは異なる。安定化装置は、たとえばペルチエ冷却器を有していてよい。択一的に、温度差は赤外線センサの熱を、保育器カバーの孔を通して導出することにより維持することもできる。
As can be seen from the above formula, a temperature difference is necessary to define the body core temperature Tc . In order to enable reliable temperature regulation at all times, a stabilization device is provided for adjusting or stabilizing the ambient temperature t amb to a predetermined temperature. The temperature is particularly different from the temperature in the incubator with the
本発明のさらに別の択一的な実施例によれば、身体測定領域8または身体測定箇所6に配向フィールドが対応配置されていてもよい。この配向フィールドは身体に除去可能に付与されている。配向フィールドは走査ユニット5のスキャナにより検出することができ、温度センサユニット2の走査運動のための基準点として使用される。配向フィールドは、たとえば分解可能なカラースポットを用いて身体に付与することができる。走査ユニット5のスキャナは、たとえばウェブカメラ(Web−Kamera)として形成されていてよく、このウェブカメラを用いて配向フィールドの位置を検出することができる。配向フィールドの規定後に、温度センサユニット2を配向フィールドに方向づけることができる。有利には、配向フィールドは身体測定箇所6に対応する。この場合、身体測定箇所6の検出は走査ユニット5により自動的に行われる。続いて第2の段階で身体測定箇所6の走査が行われる。乳児7が動いている場合は、連続的に、あるいは固定または可変の時間間隔で温度センサユニット2の後調整が行われる。
According to a further alternative embodiment of the invention, an orientation field may be correspondingly arranged in the body measurement area 8 or the
本発明のさらに別の実施例(図示せず)によれば、身体、またはたとえば保育器のような温熱療法機器の所定の場所に校正フィールドが設けられていてもよい。この校正フィールドでは温度測定の校正が行われる。校正フィールドは規定の放射率および周知の温度により表される。 According to yet another embodiment of the present invention (not shown), a calibration field may be provided at a predetermined location of the body or a thermotherapy device such as an incubator. In this calibration field, temperature measurement is calibrated. The calibration field is represented by a defined emissivity and a known temperature.
1 測定装置、 2 温度センサユニット、 3 評価ユニット、 4 通知ユニット、 5 走査ユニット、 6 身体測定箇所、 7 乳児、 8 身体測定領域
DESCRIPTION OF
Claims (11)
人体の表面温度を検出するための温度センサユニットと、
該温度センサユニットから送信されたセンサ信号を評価し、温度信号を計算するための評価ユニットと、
人間の身体核心温度を視覚的および/または聴覚的に通知するための通知ユニットが設けられている形式のものにおいて、
温度センサユニット(2)に走査ユニット(5)が対応配置されており、これにより、温度センサユニット(2)が自動的に身体測定箇所(6)に方向づけられることを特徴とする、人間の身体核心温度を非接触式に規定するための測定装置。 A measuring device for defining the core temperature of a human body in a non-contact manner,
A temperature sensor unit for detecting the surface temperature of the human body;
An evaluation unit for evaluating a sensor signal transmitted from the temperature sensor unit and calculating a temperature signal;
In the form in which a notification unit is provided for visually and / or audibly notifying the core temperature of the human body,
A human body characterized in that a scanning unit (5) is arranged corresponding to the temperature sensor unit (2), whereby the temperature sensor unit (2) is automatically directed to the body measurement location (6) A measuring device for defining the core temperature in a non-contact manner.
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